Hydra Ulie k

VOC | CB3

Hydrauliek

4247LKJ8308

COLOFON

2013 Kenteq, Hilversum

Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave magworden verveelvoudigd, opgeslagen in eengeautomatiseerd gegevensbestand dan wel openbaargemaakt in enige vorm of op enige wijze, hetzijelektronisch, mechanisch, door fotokopien, opname, ofenige andere wijze, zonder voorafgaande toestemming vande uitgever.

Ondanks alle zorg die aan dit lesmateriaal is besteedkunnen auteurs, redacteuren en uitgever geenaansprakelijkheid aanvaarden voor eventuele schade, diezou kunnen voortvloeien uit enige fout, die in dit leermiddelzou kunnen voorkomen.

Overal waar u in dit leermiddel de mannelijke vorm hijaantreft, wordt ook de vrouwelijke vorm zij bedoeld.

KenteqOlympia 6-81213 NP HilversumPostbus 811200 AB HilversumT (035) 750 [email protected]

Inhoudsopgave

1 Inleiding Hydrauliek 71.1 Wat is hydrauliek? 71.2 Waarom hydrauliek? 71.3 Waar wordt hydrauliek toegepast? 71.4 Voor- en nadelen van hydrauliek 82 Vragen inleiding Hydrauliek 93 Grondbeginselen van hydrauliek 113.1 Vloeistoffen zijn nauwelijks samendrukbaar 113.2 Vloeistoffen nemen geen eigen vorm aan. 114 Vragen grondbeginselen van hydrauliek 155 Opbouw van een hydraulische installatie 175.1 Toegepaste componenten 185.2 Indeling van hydraulische systemen 235.3 Veiligheid 245.4 Schematechniek 246 Vragen Opbouw hydraulische installatie 257 Hulpapparatuur 277.1 Inleiding 277.2 Oliereservoir 277.3 Controle- en bewakingsapparatuur 297.4 Conditioneringsapparatuur 327.5 Afsluiters 388 Vragen hulpapparatuur 399 Basisschakelingen 439.1 Leerdoelen 439.2 Inleiding 439.3 Case 449.4 Accumulatoren 449.5 Differentiaalcilinder 489.6 Basisschakelingen met cilinders 489.7 Open en gesloten systeem 509.8 Samenvatting 5110 Vragen 5311 Meerkeuze vragen 5512 Open vragen 5713 Pompen en motoren 5913.1 Leerdoelen 5913.2 Inleiding 5913.3 Case 5913.4 Omzetting van energie 6013.5 Typen pompen en motoren 6113.6 Typen nader uitgewerkt 62

VOC | CB3 | 2013-09-18

Kenteq | Geldig tot: 31-07-2014 3

13.7 Basisschakelingen 7113.8 Drukverliezen in een hydraulisch systeem 7513.9 Samenvatting 7614 Vragen 7915 Meerkeuze vragen 8316 Open vragen 8917 Hydraulische vloeistof 9317.1 Leerdoelen 9317.2 Inleiding 9317.3 Case 9317.4 Hydraulische vloeistoffen 9417.5 Leidingen, slangen en verbindingen 10117.6 Accumulatoren 10317.7 Opslag van hydraulische vloeistof 10917.8 Conditionering van hydraulische vloeistof 11517.9 Samenvatting 12718 Vragen 13119 Meerkeuze vragen 13720 Open vragen 14721 Druk 14921.1 Leerdoelen 14921.2 Inleiding 14921.3 Case 14921.4 Drukregelkleppen 15121.5 Samenvatting 16422 Vragen 16523 Meerkeuzevragen 17124 Open vragen 17725 De richting van de volumestroom 18125.1 Leerdoelen 18125.2 Inleiding 18125.3 Case 18125.4 Terugslagkleppen 18225.5 Stuurschuiven 18625.6 Samenvatting 19326 Vragen 19527 Meerkeuzevragen 19928 Volumestroom 20528.1 Leerdoelen 20528.2 Inleiding 20528.3 Case 20528.4 Het krachtenevenwicht 20628.5 Stroomregelkleppen 20828.6 Samenvatting 214

VOC | CB3 | 2013-09-18

4 Inhoudsopgave

29 Vragen 21530 Meerkeuzevragen 21931 Open vragen 22532 Stroming en leidingen 22732.1 Leerdoelen 22732.2 Inleiding 22732.3 Case 22732.4 Stroming 22832.5 Continuteitsregel 23032.6 Viscositeit 23232.7 Het getal van Reynolds 23832.8 Stromingstoestand 23932.9 De wet van Bernoulli 24132.10

Nomogrammen 24432.11

Leidingkarakteristiek 25232.12

Samenvatting 253

33 Vragen 25534 Veiligheid en milieu 25734.1 Inleiding 25734.2 Onderhoud en reparatie 25835 Onderhoud 26135.1 Soorten onderhoud 26135.2 Preventief onderhoud 26235.3 Correctief of storingsafhankelijk onderhoud 26335.4 Methodisch storingzoeken 26435.5 Uit bedrijf nemen 26635.6 Uitvoering 26635.7 Soorten afdichting in de hydrauliek 26835.8 In bedrijf nemen 26936 Vragen Veiligheid en onderhoud van hydraulische installaties 271

VOC | CB3 | 2013-09-18


VOC | CB3 | 2013-09-18

6 Inhoudsopgave

1 Inleiding Hydrauliek

1.1 Wat is hydrauliek?Hydrauliek is een vorm vanaandrijftechniek. Kracht en bewegingworden hierbij overgebracht en ondercontrole gehouden door middel vanvloeistoffen onder druk.

Hydraulische kantbank: toepassing van hydrauliek

Andere vormen van aandrijftechniek zijn: mechanisch elektrisch pneumatisch.

1.2 Waarom hydrauliek?Hydrauliek wordt toegepast, omdat: met hydrauliek zeer grote krachten kunnen worden overgebracht met hydrauliek zeer nauwkeurige bewegingen kunnen worden gemaakt bij

lage n hoge snelheden hydraulische apparatuur deze eigenschappen op een zeer compacte manier

combineert.

1.3 Waar wordt hydrauliek toegepast?Hydrauliek wordt toegepast in: zware machinebouw scheepsbouw vliegtuigbouw wegenbouwmachines landbouwwerktuigen gereedschapswerktuigen mobiel intern transport

Grondverzet- of graafmachine (excavator)

VOC | CB3 | 2013-09-18


1.4 Voor- en nadelen van hydrauliekDe voordelen van een hydraulisch systeem heeft ten opzichte van een mechanischsysteem zijn: een hydraulisch systeem van geringe afmetingen kan al zeer grote krachten

opwekken een hydraulisch systeem is eenvoudig te regelen en te sturen hydrauliek werkt veilig: een hydraulisch systeem kan eenvoudig worden

beveiligd tegen overbelasting er zijn minder bewegende delen dan bij een mechanisch systeem, dus treedt

er ook minder slijtage op het systeem is zelfsmerend energietransport en energieomzetting zijn flexibel, waardoor een hydraulisch

systeem eenvoudig kan worden uitgebreid of aangepast.Er zijn echter ook nadelen verbonden aan het werken met hydrauliek: de storingsgevoeligheid: onzorgvuldige montage en gebrekkig onderhoud

leidt onherroepelijk tot storingen in een hydraulisch systeem storingen in een hydraulisch systeem zijn vaak moeilijk op te sporen hydraulische vloeistof is meestal brandgevaarlijk hydraulische systemen zijn gevoelig voor temperatuurverschillen hydraulische systemen zijn gevoelig voor vuil het rendement is laag door inwendige verliezen.

VOC | CB3 | 2013-09-18

8 Inleiding Hydrauliek

2 Vragen inleiding Hydrauliek

1. Noem vier vormen van aandrijftechniek.

2. Noem drie voordelen van een hydraulisch systeem ten opzichte van eenmechanisch systeem.

3. Noem drie nadelen van een hydraulisch systeem ten opzichte van eenmechanisch systeem.

VOC | CB3 | 2013-09-18


VOC | CB3 | 2013-09-18

10 Vragen inleiding Hydrauliek

3 Grondbeginselen van hydrauliek

Bij de hydraulica maken we gebruik van de natuurkundige eigenschappen vanvloeistoffen.Deze eigenschappen zijn: vloeistoffen zijn nauwelijks samendrukbaar vloeistoffen nemen geen eigen vorm aan de druk op een vloeistof in een afgesloten ruimte plant zich in alle richtingen

gelijkmatig voort.

3.1 Vloeistoffen zijn nauwelijks samendrukbaarHet volume van een bepaaldehoeveelheid vloeistof is nagenoegconstant, ongeacht de druk op dievloeistof. We zeggen dat vloeistoffennauwelijks samendrukbaar zijn. Hierdoorkunnen we met hydrauliek zeernauwkeurige bewegingen overbrengen.We kunnen aantonen dat vloeistoffenbijna niet samendrukbaar zijn. We vullendaarvoor een glazen fles geheel metvloeistof en sluiten hem goed af met eenkurk. Als je nu de kurk met krachtomlaag drukt, springt de fles stuk. Dereden daarvoor is dat de vloeistof geenkant uit kan, waardoor een hoge drukwordt opgebouwd.

Vloeistoffen zijn nauwelijks samendrukbaar

3.2 Vloeistoffen nemen geen eigen vorm aan.Vloeistoffen nemen de vorm aan van elkeruimte waarin ze worden gegoten. Doordeze eigenschap kan een vloeistof in elkkanaal van willekeurige vorm enafmeting stromen.

Vloeistoffen nemen geen eigen vorm aan

ContinuteitswetVoor vloeistofstromen geldt decontinuteitswet. Deze wet houdt in datbij een kleinere doorlaat destroomsnelheid groter wordt.

Voor vloeistoffen geldt de continuteitswet

VOC | CB3 | 2013-09-18


De druk op een vloeistof in een afgesloten ruimte plant zich in allerichtingen gelijkmatig voort.Druk die ontstaat, plant zich in allerichtingen gelijkmatig voort.Dat houdt in, dat de druk in een systeemoveral even groot is.Dit is de wet van Pascal, naar wie deeenheid van druk is vernoemd(1 Pa = 1 N/m2). Deze eigenschap kun jeaantonen met behulp van twee cilindersmet gelijke diameters.

De druk in een systeem is overal even groot (Wet vanPascal)

Je verbindt de twee cilinders met elkaar, waarna je ze met olie of water vult.Vervolgens plaats je op iedere cilinder een zuiger die op de vloeistofkolom rust. Alsje nu op de rechterzuiger een drukkracht van 10 Newton uitoefent, dan gaat dezeomlaag. De linker zuiger wordt hierdoor omhoog gedrukt met dezelfde kracht enover dezelfde afstand:kracht F1 = kracht F2afstand a1 = afstand a2Met behulp van vloeistoffen zijn we in staat om een uitgeoefende kracht tevergroten. Ook dit grondbeginsel van hydrauliek is op eenvoudige wijze teverduidelijken. Je neemt twee cilinders, maar nu met verschillende diameters.Je verbindt ze met elkaar en vult ze metolie of water. Oefen nu een kleinedrukkracht uit op de kleinste zuiger F.Hierdoor veroorzaak je een druk in devloeistof.

Druk is kracht gedeeld door oppervlak

De formule voor het berekenen van druk luidt:

pF

A=

waarbij:p = druk in Pa (Pascal)F = kracht in N (Newton)A = oppervlak in m2De druk p die je veroorzaakt, is de uitgeoefende kracht F, gedeeld door hetoppervlak A van de zuiger, dus: p = F / A (druk p in Pa ofwel N/m2). Je weetinmiddels dat de druk p in een vloeistof zich in alle richtingen gelijkmatigvoortplant.De andere zuiger heeft nu bijvoorbeeld een tweemaal groter oppervlak 2 x A. Danwordt de kracht die de vloeistof op de zuiger uitoefent ook tweemaal zo groot,namelijk:(2 A) p = 2 (A p) = 2 FFormule:

VOC | CB3 | 2013-09-18


pF

A

F

A= =

1

1

2

2

De verplaatsing van de grote zuiger is echter de helft van de verplaatsing van dekleine zuiger. Hetzelfde geldt dus ook voor de snelheid.

VoorbeeldDe linkerzuiger heeft een oppervlakA1van 10 cm2 en de rechterzuiger eenoppervlak A2 van 100 cm2. Door nu opde linkerzuiger een kracht uit te oefenenvan F1 = 100 N ontstaat er een druk opde olie van 100 N op 10 cm2 = 10 N/cm2. Deze druk wordt onverminderddoor de olie voortgeplant tot onder derechterzuiger.De kracht op deze grote zuiger wordt dan10 N/cm2 * 100 cm2 = 1000 N. Dit is dus10 x zoveel.

Met behulp van vloeistoffen een uitgeoefende krachtvergroten

VOC | CB3 | 2013-09-18


VOC | CB3 | 2013-09-18


4 Vragen grondbeginselen van hydrauliek

1. In de hydrauliek maken we gebruik van de natuurkundige eigenschappen vanvloeistoffen.Welke eigenschappen zijn dat en hoe maken we hier in dehydrauliek gebruik van?

2. Bereken de maximale kracht die aan de grote zuiger kan optreden.

Afb. 7 Hoe groot is de kracht F2 op de grote zuiger?

VOC | CB3 | 2013-09-18


VOC | CB3 | 2013-09-18

16 Vragen grondbeginselen van hydrauliek

5 Opbouw van een hydraulische installatie

Een hydraulische installatie bestaat uit verschillende componenten. De installatiebevat de componenten die minimaal benodigd zijn om het systeem op een juisteen veilige manier te laten werken.

De opbouw van een hydraulische installatie

In de afbeelding zie je links de installatie schematisch weergegeven. Rechts zie jede weergave van het hydraulisch schema in genormaliseerde symbolen.

Links de schematische weergave, rechts de genormaliseerde symbolen.

VOC | CB3 | 2013-09-18


5.1 Toegepaste componentenComponenten die veel in een hydraulisch systeem worden toegepast zijn: reservoir medium oliefilter pomp overstroomklep stuurschuif terugslagklep snelheidsregeling cilinder hydromotor olieleiding.

ReservoirDe belangrijkste functie van hetreservoir (ofwel olietank) is het opslaanvan de hydraulische olie. Daarnaast kande retour-olie in het reservoir afkoelen,zodat de olietemperatuur binnen degestelde grenzen blijft.

Schematische weergave van een reservoir

Tevens kan de retour-olie in het reservoirtot rust komen, waardoor luchtbellen envuildeeltjes kunnen wordenafgescheiden.Hier zie je enkele symbolen voor eenreservoir.

Symbolen voor een reservoir

MediumDe belangrijkste functie van het medium (de hydraulische vloeistof) is het dragenvan de hydraulische energie. Als vloeistof wordt vaak minerale olie gebruikt. Ookandere vloeistoffen komen voor.Het medium wordt niet als een afzonderlijke component aangeduid. Er bestaat danook geen symbool voor.

VOC | CB3 | 2013-09-18


OliefilterEventueel aanwezige vuildeeltjes wordendoor middel van een filter uit de olieverwijderd.

Symbool voor een oliefilter

PompDe pomp verplaatst het medium door hetsysteem en kan druk in het systeemopbouwen. Als de pomp wordtaangedreven, ontstaat er aan dezuigzijde van de pomp een onderdruk.Hierdoor wordt vanuit het reservoir olieaangezogen.

Schematische weergave van een hydraulische pomp

Je ziet het algemene symbool voor eenhydraulische pomp. Een dicht driehoekjewordt gebruikt voor hydrauliek. Eenopen driehoekje staat voor pneumatiek.

Symbool voor een hydraulische pomp

OverstroomklepDe overstroomklep (ook welveiligheidsklep genoemd) begrenst demaximum werkdruk in het systeem. Deveiligheidsklep is op een bepaaldewerkdruk ingesteld. Wanneer geen oliedoor de verbruiker(s) wordt afgenomenof wanneer het systeem overbelastraakt, wil de druk p in het systeem bovende ingestelde waarde uitstijgen.Daardoor gaat de klep open en stroomtde olie retour naar het reservoir.De druk kan nu niet meer verderoplopen.

Schematische weergaven van een overstroomklep

Je ziet hier het symbool voor eenveerbelaste veiligheidsklep.

Symbool voor een veerbelaste veiligheidsklep

VOC | CB3 | 2013-09-18


StuurschuifMet een stuurschuif kan de oliestroom inde gewenste richting worden gestuurd.Hiermee kun je een cilinder uit of in latenbewegen en eventueel in eentussenstand laten stoppen.

Schematische weergaven van een stuurschuif

Je ziet dat de volgende driemogelijkheden: olietoevoer P stroomt door naar A olietoevoer P stroomt door naar B olietoevoer P wordt geblokkeerd. Symbool voor een 4/3 stuurschuif met

hefboombediening en veercentrering.

De retourolie wordt via R afgevoerd. De stuurschuif heeft vier aansluitingen: A, B,P en R. Deze stuurschuif noemen we een 4/3 stuurschuif.

VOC | CB3 | 2013-09-18


Terugslagklep

SnelheidsregelaarEen regelbare smoring dient alssnelheidsregeling en bepaalt dehoeveelheid olie die van of naar decilinder kan stromen. Dit bepaalt desnelheid waarmee bijvoorbeeld eenzuiger kan bewegen.

Schematische weergave en symbool van eenregelbare smoring

CilinderMet een hydraulische cilinder kan deoliedruk worden omgezet in eenmechanische kracht bij een rechtlijnigebeweging. Deze kan worden gebruiktvoor bijvoorbeeld het verplaatsen vaneen last of voor het klemmen van eenproduct.De kracht F die een hydraulische cilinderafgeeft is afhankelijk van het oppervlakA van de zuiger en de heersende oliedrukp op de zuiger: F = A x p

Schematische weergave van een cilinder

In de afbeelding zie je het symbool vaneen dubbelwerkende cilinder metinstelbare buffering.

Symbool voor een cilinder

VOC | CB3 | 2013-09-18


HydromotorEen hydromotor zet oliedruk om inmechanisch koppel voor een roterendeoverbrenging.

Schematische weergave van een hydromotor

Hiernaast zie je het symbool voor eenhydromotor.

Symbool voor een hydromotor

OlieleidingenOlieleidingen worden gebruikt om deverschillende componenten met elkaarte verbinden. Hierdoor kan de olie doorhet systeem circuleren en de energieworden getransporteerd.

Hydraulische leidingen

In schema's teken je leidingen metsymbolen, zoals je hier kunt zien.

Symbolen voor olieleidingen

VOC | CB3 | 2013-09-18


5.2 Indeling van hydraulische systemenWe kennen een indeling van hydraulische systemen naar twee hoofdtypen, teweten: gesloten kringloop open kringloop.

Gesloten kringloopEen gesloten kringloop wordt vaak in de mobiele hydrauliek of kleine enkelvoudigesystemen toegepast. In een systeem met een gesloten kringloop wordt geenvoorraadreservoir toegepast. De retourolie wordt hier direct weer door de pompaangezogen en in het systeem geperst.

Open kringloopMet betrekking tot een open kringloop kunnen we twee systemen onderscheiden,namelijk: het open-centersysteem of constantvolumesysteem het gesloten-centersysteem of constantedruksysteem.

Open-centersysteem (constant-volumesysteem)In het open-centersysteem geeft destuurschuif in de neutrale stand een openverbinding met het reservoir. De olie diede pomp levert, stroomt vrijwel drukloosterug naar de tank.Als je de stuurschuif verschuift, dan pastde pompdruk zich automatisch aan debenodigde oliedruk in cilinder ofhydromotor aan. Het voordeel is minderenergieverlies en dus ook minderwarmteontwikkeling.

Open-centersysteem (constant-volumesysteem)

VOC | CB3 | 2013-09-18


Gesloten-centersysteem (constante-druksysteem)In een gesloten-centersysteem staat destuurschuif in de neutrale standgesloten. De oliestroom wordtgeblokkeerd. Het systeem tot aan destuurschuif staat daardoor constantonder druk.Dit betekent een hoge reactiesnelheidvan het systeem wanneer de stuurschuifbediend wordt. De olie in het hiernaastgetekende systeem wordt via eenveiligheidsklep afgevoerd. Dit kanverschillende nadelen met zichmeebrengen. Daarom wordt dit systeemvaak gebruikt in combinatie met eenregelbare pomp of drukvat(accumulator).

Gesloten-centersysteem (constante-druksysteem)

5.3 VeiligheidHet werken aan een hydraulische installatie kan gevaarlijk zijn als je niet de juistevoorzorg in acht neemt. In verband met de veiligheid zijn er daarom een aantalmaatregelen voorgeschreven, waarmee je rekening moet houden.

5.4 SchematechniekOm de werking van een hydraulische installatie te verklaren, maken we gebruikvan schematechniek. In de praktijk werken we daarvoor met symbolen. Hetsymbool geeft alleen de functie van een component weer. De gebruikte symbolenzijn vastgelegd in normbladen, bijvoorbeeld NEN 3348.

VOC | CB3 | 2013-09-18


6 Vragen Opbouw hydraulische installatie

1. Benoem de componenten in het afgebeelde hydraulische schema en geef vaniedere component de belangrijkste functie aan.

Benoem de componenten

1

2

3

4

5

6

7

VOC | CB3 | 2013-09-18


89

2. Waaraan herken je een systeem met een gesloten kringloop?

3. Een systeem met een open kringloop kan in twee systemen wordenonderverdeeld. Welke systemen zijn dat?

VOC | CB3 | 2013-09-18

26 Vragen Opbouw hydraulische installatie

7 Hulpapparatuur

7.1 InleidingNaast allerlei hoofdonderdelen komt er in iedere hydraulische installatie ookhulpapparatuur voor. Hiervan zijn de volgende onderdelen voorbeelden: oliereservoir controle- en bewakingsapparatuur conditioneringsapparatuur afsluiters.

7.2 Oliereservoir

Opslag (oliereservoir)Het oliereservoir (kortweg olietankgenoemd) is een vast onderdeel van elkehydraulische installatie. De voornaamstetaak van de olietank is de opslag vanolie.Omdat er altijd voldoende voorraad moetzijn, zal een moderne installatie beveiligdzijn tegen een te laag olieniveau. Debeveiliging geeft bij een te laag niveaueen stuursignaal, waardoor de pompwordt uitgeschakeld. Om te voorkomendat deze situatie optreedt, is tijdigecontrole van het niveau belangrijk.

Opbouw van een oliereservoir

KoelingTijdens het bedrijf van hydraulische installaties ontstaan energieverliezen doormechanische wrijving en leidingweerstand. Deze energieverliezen hebbenwarmteontwikkeling tot gevolg. Omdat de bedrijfstemperatuur van de olie niethoger mag worden dan 40 60 C is koeling noodzakelijk. Dit gebeurt voor eendeel door de warmteafgifte van de olietank.Door de tank vrij op te stellen en een zo gunstig mogelijk oppervlak te geven kanvaak een goede warmteafvoer via de wanden worden bereikt. Indien het koelendoppervlak van de tank onvoldoende is voor een optimale bedrijfstemperatuur,worden vaak oliekoelers toegepast.

LuchtafscheidingHydraulische olie bevat bij normale omstandigheden altijd een kleine hoeveelheidlucht. De lucht is volledig in de olie opgenomen, waardoor deze niet merkbaaraanwezig is.Doordat de olie door bochten in het leidingwerk en door kleine openingen in desysteemcomponenten stroomt, zal de stroming vaak turbulent zijn. Door dewervelingen zullen er zich belletjes vormen van de opgenomen lucht. Dezeluchtbelletjes kunnen problemen geven bij het aanzuigen van de olie door de

VOC | CB3 | 2013-09-18


pomp. Daarom moet de tank groot genoeg zijn, zodat de olie voldoende verblijftijdin de tank heeft om de afscheiding van lucht te laten plaatsvinden.

VuilbezinkingDoor slijtage van bewegende delen van de installatie komt er vuil in de olie terecht.Een gedeelte van dit vuil zal door natuurlijke vuilbezinking in de tank achterblijven.Daarnaast zullen doorgaans oliefilters gemonteerd zijn om ook het fijnste vuil vande olie te scheiden.Om goed te functioneren moet de tank dus een bepaalde inhoud hebben. Detankinhoud staat in een bepaalde verhouding tot de pompopbrengst.Bij stationaire systemen is deze verhouding minimaal 5 x de pompopbrengst. Bijeen pompopbrengst van 20 l/min zal de tankinhoud dus minimaal 100 liter moetenbedragen.

Symbolen voor reservoirsEen reservoir kan met verschillende symbolen worden aangeduid, afhankelijk vande uitvoering.

Symbool voor een reservoir met verbinding naarde buitenlucht

Symbool voor een gesloten of drukdichtreservoir met leidingen onder hetvloeistofniveau

Symbool voor een reservoir met in- of uitlaat inde tankbodem

Symbool voor een reservoir met in- of uitlaatbeneden het olieniveau

Opbouw van de olietankDe opbouw van de olietank omvat devolgende onderdelen:1. tankwand2. vulopening met zeef3. keerschotten (labyrintplaten)4. beluchtingsfilter5. fijn gaas voor luchtafscheiding6. retourleiding7. aflopende bodem met aftapplug8. aanzuigfilter9. oliepeilglas

Schematische weergave van de opbouw van eenolietank

VOC | CB3 | 2013-09-18

28 Hulpapparatuur

KeerschottenDe keerschotten in de tank zorgen ervoordat de olie op een rustige manier inbeweging blijft.Hierdoor krijgt de eventueel aanwezigelucht de tijd om te ontsnappen en kanhet vuil zich onderin de tank verzamelen.De olie stroomt over het eerste schotheen, zodat het vuil onderin de tankblijft. Het tweede schot is zodaniggeplaatst, dat de olie gedwongen wordtom er onderdoor te stromen. Hierdoorzullen de luchtbelletjes zich van de olieafscheiden. Daarnaast geven dekeerschotten ook stevigheid aan de tank.

Schematische weergave van keerschotten in eenolietank

FijnfilterEen fijnfilter in een olietank dient voor extra luchtafscheiding.Hiermee worden ook de zeer kleine luchtbelletjes afgevangen.

BeluchtingsfilterOmdat het olieniveau in een tank wisselt door schommelingen in de afname doorde verbruikers, zal er lucht in en uit de tank moeten kunnen stromen. Dit gebeurtvia het beluchtingsfilter, waardoor de tank kan ademen. Om te voorkomen dat ervia deze open verbinding vuil in de tank komt, is deze voorzien van een fijnfilter.

RetourleidingHet uiteinde van de retourleiding is afgeschuind onder een hoek van 45 om eenrustige uitloop van de olie te verzekeren. De aansluiting van de retourleidingbevindt zich onder het laagste olieniveau.

7.3 Controle- en bewakingsapparatuurOm een hydraulisch systeem goed te kunnen laten functioneren, moet het geheleproces voortdurend worden bewaakt. Hiervoor maken we gebruik van controle- enbewakingsapparatuur.Controle is beperkt tot de uitlezing van een bepaalde systeemgrootheid, zoalsdruk, niveau of temperatuur. Bewaking houdt in dat de uitgelezen grootheid wordtomgezet in een verwerkbaar signaal en vervolgens wordt gebruikt voor debesturing van de installatie. Een aantal controle- en bewakingsapparaten zullenhieronder aan de orde komen.

VOC | CB3 | 2013-09-18


DrukmetingMet een manometer kunnen we deoliedruk meten.Bij druk onderscheiden we absolute druken relatieve druk. Relatieve druk kan opzijn beurt overdruk of onderdruk zijn. Inde hydrauliek meten we meestal deoverdruk ten opzichte van deatmosferische druk.

Drukmeter (manometer)

SymboolHier zie je het symbool voor eenmanometer.

Het symbool voor een druk- of manometer

NiveaumetingWanneer het olieniveau in eenhydraulische installatie tot onder hetminimum daalt, heeft dit ernstigegevolgen voor de juiste werking.Bovendien kan droogloop tot aanzienlijkeschade aan de pomp leiden. Om dit tevoorkomen is de tank voorzien van eenniveaumeter.Het meest eenvoudige controleapparaatis het peilglas. Dit heeft echter geenbewakingsfunctie, omdat het geensignaal afgeeft waarmee de installatiekan worden bestuurd.

Peilglas

SymboolHet symbool voor een niveaumeter.

Het symbool voor een niveaumeter

VOC | CB3 | 2013-09-18

30 Hulpapparatuur

TemperatuurmetingDe viscositeit van de olie is van invloed isop de werking van de installatie. Omdatde viscositeit afhankelijk is van deolietemperatuur, is controle en bewakinghiervan belangrijk. Een olietank is danook standaard uitgerust met eentemperatuurmeter.Wanneer deze de mogelijkheid heeftvoor het afgeven van een signaal, dankan dit worden gebruikt voor debewaking van de installatie.

Temperatuurmeter

SymboolHet symbool voor eentemperatuurmeter.

Het symbool voor een temperatuurmeter

VolumestroommetingVoor de controle en bewaking van devolumestroom worden ervolumestroommeters of flowmeters in deleiding geplaatst.De meest toegepastevolumestroommeters werken volgenshet verdringerprincipe met ovaalwiel oftandwiel, zoals hiernaast afgebeeld. Derotatiesnelheid is recht evenredig met devolumestroom. Een Wijzer ofelektronische omzetter zorgt dan voor deindicatie.

Schematische weergave van eenvolumestroommeter

SymboolHet symbool voor eenvolumestroommeter.

Het symbool voor een volumestroommeter

VOC | CB3 | 2013-09-18


7.4 ConditioneringsapparatuurOm de installatie zo lang en zo goed mogelijk te laten werken, moet dehydraulische olie voortdurend in de juiste conditie worden gehouden. Dit gebeurtdoor middel van speciale conditioneringsapparatuur, waarmee men de olie kan: filteren koelen verwarmen.

FilterenVuil is de grootste vijand van een hydraulische installatie. Het werkt nadelig op delevensduur van de installatie en op de storingvrije werking. In een hydraulischeinstallatie kan vervuiling op verschillende manieren optreden. Een bron vanvervuiling wordt gevormd door slijtage van bewegende delen in pompen, kleppenen cilinders. Er kan ook vuil van buitenaf de installatie binnendringen bij dezuigerstangafdichting van de cilinder en de olietankbeluchting, maar ook tijdensonderhouds- of reparatiewerkzaamheden. Het vuil wordt uit de olie verwijderddoor deze te filteren.

SymboolHet algemene symbool voor een filter.

Het symbool voor een filter

Plaats in de installatieVoor de plaatsing van het oliefilter komt de retourleiding het meest in aanmerking(middelste afbeelding).

Mogelijkheden voor de plaats van een filter in de installatie

Als het filter in de zuigleiding wordt aangebracht, houdt dit in dat alleen eengrofmazig filter kan worden gebruikt. Een fijnmazig zuigfilter heeft namelijk zoveelweerstand dat het gevolg kan zijn dat de pomp een vacum in de olie trekt. Doorde optredende cavitatie (implosies) kan de pomp ernstig beschadigd raken.Plaatsen we het oliefilter in de persleiding, dan moeten het huis en hetfilterelement tegen hoge drukken bestand zijn. Omdat een persfilter een specialeconstructie vereist, zou dit in de meeste gevallen een onnodig dure oplossing zijn.

VOC | CB3 | 2013-09-18

32 Hulpapparatuur

In de praktijk wordt het filter dus gewoonlijk in de retourleiding geplaatst(afbeelding links). Dit maakt het mogelijk om een fijnmazig en constructief vrijeenvoudig retourfilter toe te passen. In grote en speciale installaties wordt ook weleen afzonderlijk systeem voor het reinigen van de olie gebruikt.

VeiligheidsklepEen filterhuis is voorzien van een veiligheidsklep of bypass. Als een filter sterkvervuild raakt, loopt de weerstand ervan erg hoog op. Door de optredende hogedruk ontstaat het risico op breuk van het filterelement. Hierdoor zou al hetuitgefilterde vuil weer in de olie terecht kunnen komen. Om deze reden wordt bijeen zekere vervuilingsgraad van het filter de oliestroom ongefilterd doorgelatenvia de bypass.

SymboolHet symbool voor een veiligheidsklep.

Het symbool voor een veiligheidsklep

VervuilingsindicatorOm te voorkomen dat de olie ongefilterd in de tank terechtkomt, is het filterhuismeestal voorzien van een vervuilingsindicator. Deze indicator reageert op hetdrukverschil voor en na het filter en zal bij een zekere vervuilingsgraad een signaalafgeven. Op deze manier wordt men tijdig gewaarschuwd wanneer hetfilterelement aan vervanging of reiniging toe is. Tegelijk wordt ermee voorkomendat de veiligheidsklep moet openen, waardoor de olie ongefilterd moet wordendoorgelaten via de bypass.

SymboolHet symbool van een filter metvervuilingsindicator (het lampje).

Symbool van filter met vervuilingsindicator

Het symbool voor een eenheid bestaandeuit een oliefilter, vervuilingsindicator enbypass.

Symbool voor een eenheid bestaand uit een oliefilter,vervuilingsindicator en bypass

VOC | CB3 | 2013-09-18


FilterelementFilters onderscheiden zich qua uitvoering van elkaar door het toegepastefilterelement. De keuze van het filterelement is afhankelijk van het soort vuil datje in een installatie kunt tegenkomen, bijvoorbeeld stof, zand, water enmetaaldeeltjes. Maar ook de toegepaste componenten spelen een rol bij de keuzevan een bepaalde uitvoering.Filterelementen kunnen worden onderverdeeld in: oppervlaktefilters dieptefilters magneetfilters een combinatie van diepte- en magneetfilters.

OppervlaktefilterEen oppervlaktefilter bestaat uit een huis, waarin een filterelement is aangebracht.Het filterelement is meestal samengesteld uit vilt, doek of papier. De olie stroomtdoor het filter, waardoor het vuil in het filterelement achterblijft.Doordat grof en fijn vuil door n filterlaag wordt afgevangen, raakt eenoppervlaktefilter vaak snel vervuild.

DieptefilterDaarom worden de meestefilterelementen tegenwoordig uitgevoerdals dieptefilter.Het filterelement van een dieptefilterbestaat uit een aantal laagjesfiltermateriaal. Deze laagjes zijn in eenomhulsel gevat dat het filtermateriaal denodige stevigheid biedt. Om het werkendoppervlak te vergroten is hetfilterelement als een harmonicauitgevoerd.

Dieptefilter (opengewerkt)

MagneetfilterBij een magneetfilter bestaat het filterelement uit op elkaar gestapelde metalenplaatjes. De olie moet zich een weg banen tussen de gevormde spleten door.Metaaldeeltjes blijven aan de buitenzijde van het filterelement achter.

CombinatiefilterEr wordt tegenwoordig nagenoeg geen gebruik meer gemaakt van een enkelvoudigmagneetfilter.

VOC | CB3 | 2013-09-18

34 Hulpapparatuur

Het magneetfilter komt wel voor in combinatie met een filterelement, meestal eendieptefilter.

Schematische weergave van een combinatiefilter

De olie stroomt eerst langs de magneet, waardoor eventuele ijzerdeeltjesachterblijven. Vervolgens wordt de voorgereinigde olie door het dieptefilter geleid.Door deze combinatie van dieptefilter en magneetfilter ontstaat een optimalefilterwerking.

FilterfijnheidFilterelementen hebben een bepaalde grofheid. Het begrip dat hiervoor gebruiktwordt is 'filterfijnheid.De filterfijnheid heeft betrekking op de afmetingen van de vuildeeltjes die kunnenworden gevangen. De filterfijnheid wordt uitgedrukt in micrometers of microns (1micron = 1 micrometer = 1 mm). Voor een retourfilter geldt 10 micron als normalewaarde. Dat wil echter niet zeggen dat alle vuildeeltjes van 10 micron en groteruit de olie zullen worden gefilterd.

OnderhoudVoor elk filter geldt dat onderhoud noodzakelijk is. Filterelementen moetenregelmatig worden vervangen of schoongemaakt. De onderhoudsfrequentiewaarmee dit moet gebeuren is afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden waarinde filters zijn toegepast.Meestal wordt de periode tussen twee onderhoudsbeurten vermeld in hetbijbehorende onderhoudsschema.Bij het demonteren van een filter in een hydraulische installatie moeten detoevoer- en afvoerleiding worden afgestopt en het filter worden afgetapt. Daarnamag pas met schoonmaken en olie verversen worden begonnen.

KoelenIn een hydraulische installatie wordt energie door de pomp afgegeven aan de olie.Een deel van deze energie wordt in warmte omgezet door de wrijving die de olieondervindt in de nauwe kanalen. Als de olietemperatuur te hoog oploopt, gaanbepaalde eigenschappen van de olie achteruit. Wat we onder te hoog moetenverstaan, is niet zonder meer te zeggen. De fabrikant zal altijd de geadviseerdebedrijfstemperatuur van de olie aangeven.

VOC | CB3 | 2013-09-18


Als de warmte die de installatie langs natuurlijke weg aan de omgeving afstaatonvoldoende is, moeten we de olie gedwongen koelen. Hiervoor worden oliekoelerstoegepast.

Plaats in de installatieOm dezelfde redenen als bij oliefilters kan de oliekoeler het best in de retourleidingworden geplaatst. Voor een optimale warmteoverdracht is het belangrijk om hetuitwendige van een oliekoeler schoon te houden. Stof en vuil vormen namelijk eenongewenste isolatielaag. Oliekoelers kunnen in twee groepen wordenonderverdeeld: luchtgekoelde oliekoelers watergekoelde oliekoelers.

Luchtgekoelde oliekoelerBij de luchtgekoelde oliekoeler wordt de olie door een buizensysteem gevoerd.Langs dit buizensysteem wordt een luchtstroom geblazen die de vloeistofwarmteopneemt.

Opbouw en principe van een luchtgekoelde oliekoeler

Watergekoelde oliekoelerEen watergekoelde oliekoeler is meestal opgebouwd uit een mantel waarin eenpijpenstelsel is aangebracht. Het koelwater stroomt door de pijpen, terwijl de oliedoor de mantel wordt geleid.

VOC | CB3 | 2013-09-18

36 Hulpapparatuur

1. Olieafvoer2. Olietoevoer3. Pijpenbundel4. Watertoevoer5. Waterafvoer

Watergekoelde oliekoeler (opengewerkt)

Om het koelend effect te vergroten zijn tussen de pijpenbundels somskeerschotten geplaatst. Hierdoor wordt de olie gedwongen langs de pijpen met hetkoelwater geleid. Meestal wordt in watergekoelde oliekoelers hettegenstroomprincipe toegepast. Dit wil zeggen dat de oliestroom en dekoelwaterstroom tegengesteld gericht zijn. Hierdoor kan een geleidelijkewarmteoverdracht plaatsvinden.

SymboolHet symbool van een oliekoeler kan op tweemanieren worden weergegeven. Hetsymbool kan met en zonder de leidingenvoor het koelmedium worden afgebeeld.

Oliekoeler met en zonderaanduiding van de leidingenvoor het koelmedium

VerwarmenOmgekeerd kan het ook noodzakelijk zijnom de olie te verwarmen. Dit kan hetgeval zijn in een koude omgeving. Deviscositeit van de olie is dan te hoog endoor de dikke olie treden er verstoringenop. Om dit te voorkomen, wordt er vaakeen elektrisch verwarmingselement in deolie geplaatst. Zon verwarmingselementis geheel gesloten en kan rechtstreeksaan de tankwand worden bevestigd.Een andere mogelijkheid is om de oliehydraulisch te verwarmen. Dit gebeurtdoor de olie onder druk rond te pompen,waarvoor een speciale pomp gemonteerdis.

Verwarmingselement

VOC | CB3 | 2013-09-18


SymboolHet symbool voor eenverwarmingselement.

Het symbool voor een verwarmingselement

7.5 AfsluitersAfsluiters worden toegepast voor het openen en sluiten van verschillende delenvan een installatie. In de meeste gevallen wordt als afsluiter een kogelkraantoegepast.

SymboolHet symbool voor een afsluiter.

Het symbool voor een afsluiter

VOC | CB3 | 2013-09-18

38 Hulpapparatuur

8 Vragen hulpapparatuur

1. Wat is de voornaamste functie van een reservoir in een hydraulischeinstallatie?

2. Welke functies heeft een reservoir nog meer?

3. Welke niveaus onderscheiden we bij een olietank?

4. Wat betekent dit symbool?

5. Waarom zijn in de olietank keerschotten aangebracht?

6. Waarom moet de olietank van een beluchtingsfilter voorzien zijn?

7. Wat is het verschil tussen controleren en bewaken?

8. Bij druk onderscheiden we absolute druk en relatieve druk. Welke drukmeten we met een manometer?

9. Teken het symbool voor een niveaumeter .

VOC | CB3 | 2013-09-18


10. Waarom worden er oliefilters gebruikt in een hydraulische installatie?

11.a. Waar in de installatie kan het oliefilter het best worden geplaatst?

a. Hoe noemen we een filter in de retourleiding?

12. Teken het symbool voor een oliefilter met bypass en vervuilingsindicator.

13.a. Wat is het belangrijkste verschil tussen een oppervlaktefilter en een

dieptefilter?

a. Wat is het voordeel van een dieptefilter?

VOC | CB3 | 2013-09-18


14. Waarop moet je letten bij het demonteren van een oliefilter in eenhydraulische installatie?

15. Wat is de functie van een koeler in een hydraulische installatie?

16. Welke plaats in de installatie komt het meest in aanmerking voor deoliekoeler?

17. Hoe werkt een luchtgekoelde oliekoeler?

18. Hoe werkt een watergekoelde oliekoeler?

19. Teken het symbool voor een oliekoeler zonder aanduiding van de leidingenvoor het koelmedium.

20.a. Wat is de functie van een verwarmingselement in een hydraulische

installatie?

VOC | CB3 | 2013-09-18


a. Welke andere manier om de olie te verwarmen ken je?

VOC | CB3 | 2013-09-18


9 Basisschakelingen

9.1 LeerdoelenNa bestudering van dit leerobject: kun je de bij accumulatoren behorende basisschakelingen lezen en tekenen; kun je de accumulatorgrootte bepalen met behulp van een nomogram; kun je een differentiaalschakeling lezen en tekenen en de eigenschappen

noemen van zon schakeling; kun je een gelijkloopschakeling lezen en tekenen; kun je een volgordeschakeling lezen en tekenen; kun je open en gesloten systeem omschrijven; kun je een hydrostatische aandrijving met suppletiepomp tekenen.

9.2 InleidingDe schakelingen die je in voorgaande blokken hebt leren kennen, zijnbasisschakelingen. Basisschakelingen moet je goed begrijpen alvorens je naaringewikkelde hydraulische schemas kunt gaan kijken. In de wat ingewikkelderschemas zijn de basisschakelingen steeds weer te herkennen. Omdatbasisschakelingen belangrijk zijn, worden er in dit blok nog een aantal behandeld.Dit zijn: schakeling met een tandwielstroomdeler; acculaadklep differentiaalschakeling; gelijkloopschakeling; volgordeschakeling; hydrostatische aandrijving (schakeling van een gesloten systeem).

VOC | CB3 | 2013-09-18


9.3 CaseEen tandwielstroomdeler wordt ingezetals een oliestroom in twee of meerstromen verdeeld moet worden. Zijworden bijvoorbeeld toegepast inpersen, heftafels en transportvloeren.

Basisschakeling met een tandwielstroomdeler

9.4 AccumulatorenAccumulatoren worden voor veledoeleinden gebruikt. Je vindt ze in allerleitoepassingen, zoals mijnbouw,staalfabrieken, spuitgietmachines,gereedschapsmachines enbouwmachines.

Balgaccumulator

Basisschakelingen bij accumulatorenTwee basisschakelingen zie je steeds weer toegepast: de acculaadklep en dedrukschakelaar. Deze zorgen ervoor dat de gewenste maximale werkdruk wordtbereikt en dat de vloeistof in de accu deze druk ook krijgt. Bovendien zorgen ze

VOC | CB3 | 2013-09-18

44 Basisschakelingen

ervoor dat de accu na verbruik (drukdaling) weer wordt geladen. Zo wordt desysteemdruk tussen twee grenswaarden gehouden.Een accumulator in een hydraulisch systeem moet zijn voorzien van eenmogelijkheid tot ontladen als de installatie wordt uitgeschakeld.

AcculaadklepDoel van de acculaadklep is de druk tussen twee grenswaarden te houden.Een drukregelklep (met uitwendige stuurdruk) in combinatie met een veerbelasteterugslagklep is de acculaadklep (1). Wordt de ingestelde druk (100 bar) van dedrukregelklep bereikt, dan schakelt de acculaadklep zodanig, dat de pompdrukloos gaat rondpompen. Als er olie uit de accumulator naar de cilinder stroomt,daalt de druk. Als de druk circa 20% is gedaald (80 bar), gaat de klep dicht en gaatde volumestroom van de pomp weer naar de accumulator en de cilinder. Demaximale druk in de accu wordt begrensd door de drukregelklep (2). Dit is eenhydraulische regeling voor het laden van een accumulator.

Het laden van de accumulator wordt hydraulisch geregeld

DrukschakelaarEen elektrische regeling wordt verkregen met een drukschakelaar. Deacculaadklep heeft een vaste instelling van verschildruk tussen p max en p min,afhankelijk van de constructie van de klep. Bij een elektrisch-hydraulischedrukschakelaar zijn de schakelpunten in te stellen. De benodigde drukken kunnenprecies op het systeem worden afgestemd.Wordt in het schema van figuur 3 p max bereikt en is de accumulator (1) geladen,dan wordt door de drukschakelaar (2) een elektrische schakelimpuls afgegeven,waardoor de elektromagneet van de 2/2-schuif (3) wordt bekrachtigd. De pompgaat drukloos rondpompen. Bij verbruik van vloeistof daalt de druk tot deingestelde p min. De drukschakelaar zorgt ervoor dat schuif (3) wordt gesloten. Depomp levert aan de cilinder en laadt de accumulator. De maximale druk in de accuwordt begrensd door de drukregelklep (4). Met de kranen (5) en (6) kan de accuworden geleegd en/of van het systeem worden gescheiden.

VOC | CB3 | 2013-09-18


Het laden van de accumulator wordt elektrisch geregeld

Bepaling afmetingen accumulatorOm accumulatoren te berekenen heb je een aantal gegevens nodig. In de eersteplaats moet je het systeem kennen waarin je de accumulator wilt toepassen. Ookmoet je weten waarvoor je de accumulator nodig hebt. De benodigde gegevenszijn dan: de arbeidscyclus van het systeem; het doel van de accumulator; de minimale werkdruk p 1; de maximale werkdruk p 2.In een gasdrukbelaste accu breng je de stikstof op een bepaalde druk, destikstofvoordruk p 0. De stikstofvoordruk is afhankelijk van het doel van deaccumulator. Veel gebruikte waarden zijn: p 0 afhankelijk van het doel van de accumulator; 0,5 p 1 tegengaan van temperatuurschommelingen; 0,6 p 1 tegengaan van drukschommelingen; 0,9 p 1 energiereserve; p 1 tegengaan van leidingslagen.Naast de druk is het volume van de accumulator belangrijk. Dit volume bepaalt dehoeveelheid vloeistof die je kunt benutten. In figuur 4a, b en c zij de eenprincipeschets van een zuigeraccumulator. Hierin is: V0 het stikstofvolume met de zuiger op de bodem; V1 het volume na de afgifte van vloeistof; V2 het volume na de opname van de vloeistof; V de hoeveelheid vloeistof die de accumulator moet leveren, ofwel de

capaciteit van de accu (= V 1 V 2)

VOC | CB3 | 2013-09-18


Principewerking van een zuigeraccumulator

Een cilinder heeft een slagvolume van15 10-3 m3 en moet per minuut vijfslagen maken waarbij dit slagvolumenodig is. In 4 seconden moet de cilinderuit. In de daarop volgende 8 seconden isgeen q v van de pomp nodig. Dit wordtvijfmaal in 60 seconden herhaald. Arbeidscyclus van een hydraulisch systeem

Zonder accumulator zou de pomp in 4 seconden 15 liter moeten leveren. Dit is 225liter per minuut. Bekijk je n arbeidsgang van 4 + 8 = 12 seconden, dan is de 15liter in 12 seconden nodig. Het restant kan worden opgeslagen voor de volgendeslag, als er een accumulator aanwezig is.

Zonder accu was een pomp van nodig van 154

3 75= , /l s . Met accu voldoet een

pomp van 1512

1 25= , /l s . Deze levert gedurende de slag van 4 seconden aan de

cilinder: 4 1512

5

= liter

Zonder accumulator moet de pomp 15 liter leveren. De accumulator moet V 15 5 = 10 liter extra leveren.Een andere veel gebruikte methode om accumulatoren te berekenen is het gebruikvan nomogrammen). Als je de grootte (inhoud) van de accu hebt bepaald, kun jenu controleren of de accu voor het doel (V = 10 liter) geschikt is.

Nomogram voor het bepalen van de afmetingen van een balgaccumulator. Isothermetoestandsverandering (n = 1)

VOC | CB3 | 2013-09-18


9.5 DifferentiaalcilinderEen differentiaalcilinder is eendubbelwerkende cilinder, waarvan degrootten van de oppervlakken van zuigeren zuigerstang zich verhouden als 2:1.Met andere woorden: de stangzijde vande zuiger heeft de helft van hetwerkzaam oppervlak van de totalezuiger. Uit de figuur blijkt dat devolumestroom van de pomp wordttoegelaten aan beide zijden van dezuiger. Aan beide zijden heerst ookdezelfde druk. Deze situatie ontstaat ophetzelfde moment.

Schakeling van een differentiaalcilinder

Als de zuiger beweegt, wordt de retourvloeistof van de stangzijde aan devolumestroom van de pomp toegevoegd. In feite stroomt de vloeistof vanstangzijde naar bodemzijde.Het lijkt of de zuiger hydraulisch is geblokkeerd. Het verschil in oppervlakte maakt,dat op de zuiger aan de bodemzijde (volgens F = p A) een grotere kracht staatdan aan de stangzijde. De zuigerstang gaat uit. Aan de stangzijde staat dezelfdedruk, maar op de helft van het zuigeroppervlak. Daarom zijn met de ingaande enuitgaande beweging de krachten gelijk.Bij de uitgaande beweging is de hoeveelheid vloeistof aan de stangzijde altijd dehelft van de benodigde hoeveelheid aan de bodemzijde. De andere helft wordt doorde pomp geleverd. De q v aan bodemzijde is tweemaal zo groot als de q v aanstangzijde. Omdat ook A tweemaal zo groot is aan de bodemzijde, zijn desnelheden (volgens q v = v A) van de ingaande en uitgaande slag gelijk.

9.6 Basisschakelingen met cilinders

VolgordeschakelingBij een volgordeschakeling wordt de 4/3-stuurschuif aan beide zijden door eenelektromagneet bediend. Wordt de linkerzijde bekrachtigd dan komt het linkerblokin en gaan beide cilinders in. Als geen van de magneten is bekrachtigd, brengende veren de schuif weer in de middenstand. Als de rechtermagneet is bekrachtigd,gaat cilinder C1 als eerste uit, omdat cilinder C2 geen volumestroom ontvangt (detoevoerleiding bevat een drukregelklep). Pas als cilinder C1 volledig uit is, loopt dedruk op tot boven de aan de drukregelklep ingestelde waarde en gaat cilinder C2uit. De drukregelklep werd in de toepassing waarbij het systeem moest wordenbeveiligd een veiligheidsklep genoemd. Nu is het een volgordeklep.Bij dit soort volgordeschakelingen moet je ermee rekening houden dat deingestelde druk ook kan worden bereikt als bijvoorbeeld cilinder C1 door een niet-gewenste oorzaak tot stilstand komt.

VOC | CB3 | 2013-09-18


Cilinders werken in volgorde

GelijkloopschakelingenAls twee of meer cilinders tegelijkertijd en met dezelfde snelheid moeten bewegen,spreken we van gelijkloop. We kunnen zorgen voor gelijkloop door dezuigerstangen van de twee cilinders mechanisch met elkaar te verbindenAls deze verbinding niet aanwezig is en de ene cilinder wordt meer belast dan deandere, dan kiest de vloeistof de weg van de minste weerstand. De rechtercilindergaat eerst uit en de gelijkloop komt niet tot stand. Zelfs als we de last exact in hetmidden plaatsen, kan door verschil in wrijving van bijvoorbeeld de afdichtingverschil optreden.

Alleen gelijkloop als zuigerstangen door de balk verbonden worden

VOC | CB3 | 2013-09-18


Bij gelijkloop wordt de retourvloeistofvan de eerste cilinder wordt gebruikt omde tweede cilinder uit te sturen. Hierbijmoet de hoeveelheid vloeistof uit cilinder1 wel gelijk zijn aan de hoeveelheid incilinder 2.

Mogelijke gelijkloop

Je kunt ook een schakeling bouwenwaarbij het mogelijk is om twee gelijkecilinders te nemen voor de gelijkloop.Ingaande en uitgaande slagen zijn gelijk.De last moet ook gelijk zijn, anders volgtde vloeistof weer de weg van de minsteweerstand.

Zeker gelijkloop

9.7 Open en gesloten systeemOm een motor met twee stromingsrichtingen, vast slagvolume en tweedraairichtingen aan te drijven, kunnen we gebruik maken van een pomp met tweestromingsrichtingen, variabel slagvolume en n draairichting. De stuurschuif kanhier vervallen. Deze schakeling wordt veel in hydrostatische aandrijvingentoegepast, zoals de aandrijving van zware machines. Omdat het slagvolume vande pomp kan variren, is de volumestroom naar de motor te benvloeden bijconstant toerental van de pomp. Het toerental van de motor is daarmee ookvariabel.De pomp met twee stromingsrichtingen kan er bovendien voor zorgen dat dedraairichting van de hydromotor kan wisselen. Een dergelijke hydrostatischeaandrijving, waarbij de volumestroom van de pomp rechtstreeks naar de motorwordt geleid, noemen we een gesloten systeem. De retourstroom van de motorwordt hier weer rechtstreeks naar de zuigzijde van de pomp gestuurd.

VOC | CB3 | 2013-09-18


Hydrostatische aandrijving Hydrostatische aandrijving, pomp en motor vanhet axiale plunjertype

Dit wil niet zeggen dat een geslotensysteem geen reservoir heeft. Voorlekolie, koeling, vuilafscheidingenzovoort is wel degelijk een reservoirnodig. De lekolie moet weer wordenaangevuld in het gesloten systeem.Daarvoor zorgt de suppletiepomp.

Hydrostatische aandrijving met suppletiepomp

9.8 SamenvattingVeel voorkomende schakelingen noem je basisschakelingen. Dit geldt voorschakelingen met accumulatoren en met cilinders, maar ook moet pompen enmotoren. In dit blok is een aantal van deze schakelingen behandeld.De afmetingen van een accumulator kunnen worden bepaald met behulp van eennomogram of door berekening.Om de systeemdruk tussen twee grenswaarden de houden, gebruik je eenacculaadklep.

VOC | CB3 | 2013-09-18


De eigenschappen van een differentiaalcilinder, mits goed geschakeld, zijn: snelheden van ingaande en uitgaande slag gelijk; te leveren kracht van ingaande en uitgaande slag gelijk.Gelijkloop van cilinders is mogelijk door: de zuigerstangen met elkaar te verbinden: de dekselzijde van cilinder 1 te verbinden met de bodemzijde van cilinder 2; twee cilinders met doorlopende zuigerstangen.

VOC | CB3 | 2013-09-18


10 Vragen

1.a. Waar zit in figuur 0 de tandwiel-stroomdeler?b. Uit welke componenten bestaat de tandwielstroomdeler?c. Verklaar hoe gelijkloop van beide cilinders mogelijk is.

2. Leg uit wat er gebeurt als de druk zakt tot 100 bar.3. De accumulator in het voorbeeld is bedoeld voor energiereserve. De

minimumwerk-druk is 100 bar en de maximumwerkdruk is 150 bar.Bepaal de accumulatorgrootte V0 met behulp van figuur 4.

4.a. Stel dat je na berekening een accumulator kiest met een V0 van 40 liter.

Wat is dan het beschikbare olievolume V?b. Hoe groot is het beschikbare olievolume bij een gekozen V0 van 30

liter?5.

a. Welk instrument wordt veel gebruikt samen met accumulatoren om desysteemdruk tussen twee grenswaarden te houden?

b. Verklaar het werkingsprincipe.6. Gaat de zuigerstang nu wel uit?

Verklaar.7.

a. Wat moet je doen om de zuigerstang weer in te laten gaan?b. Hoe groot is de snelheid van de ingaande beweging ten opzichte van

de uitgaande beweging?Welke wet geldt hier?

c. Hoe verhouden zich trekkracht en drukkracht van deze cilinder totelkaar?Welke wet geldt hier?

8. Wat betekent dit voor de afmetingen van de beide cilinders?9. Toon met (een) formule(s) aan dat de laatste zin van voorgaande tekst waar

is.10. Waarvoor zorgt de suppletiepomp van figuur 13 nog meer?11. Teken een hydraulisch schema van:

a. een acculaadklep met hydraulische regeling;b. een differentiaalschakeling;c. een gelijkloopschakeling;d. een volgordeschakeling;e. een hydrostatische aandrijving met suppletiepomp.

VOC | CB3 | 2013-09-18


VOC | CB3 | 2013-09-18

54 Vragen

11 Meerkeuze vragen

1. Wat versta je onder een differentiaal cilinder?

A. Een cilinder met doorlopende zuigerstang.B. Een cilinder die de zelfde eigenschappen heeft als een twee traps

telescoopcilinder.C. Een dubbelwerkende cilinder, waarvan de oppervlakten van zuiger en

zuigerstang zich verhouden als 2 : 1.D. Een dubbelwerkende cilinder met aan n zijde van de zuiger een

buffering.2. Noem twee belangrijke eigenschappen van een differentiaalcilinder.

A. - grote krachten bij in- en uitgaande slag;- gelijke snelheid bij in- en uitgaande slag.

B. - trek en drukkrachten zijn gelijk;- gelijke snelheid bij in- en uitgaande slag.

C. - gelijke snelheid bij in- en uitgaande slag;- kleine trekkracht en grote drukkracht.

D. - gelijke drukken aan beide zijden van zuiger;- gelijke volumestromen aan beide zijden van de zuiger.

VOC | CB3 | 2013-09-18


VOC | CB3 | 2013-09-18

56 Meerkeuze vragen

12 Open vragen

1. Gegeven: snelheidsregeling

Fig. T.2

In figuur T.2 wordt de snelheid van de cilinder in een hydraulisch systeemgeregeld door L en R.en A bodem : A deksel = 2 : 1a. Gevraagd:Hoe groot is de druk aan dekselzijde en bodemzijde als

smoring L resp. R geheel worden dichtgedraaid?b. Is dit een uitlaat- of toevoersmoring?c. Welk nadeel volgt uit de antwoorden van a?d. Maak een schema waarin de regeling zodanig is gewijzigd dat dit nadeel

niet kan optreden.2.

a. Teken een schema van een volgordeschakeling met de volgendecomponenten: 4/3-stuurschuif (elektrisch bediend); twee dubbelwerkende cilinders; volgorde klep; pomp; filter; veiligheidsklep.

b. Welke klep heeft de hoogste drukinstelling?3. Teken een gelijkloopschakeling en beschrijf de werking.4. Teken een gedetailleerd symbool voor een dubbelwerkende hydraulische

cilinder met enkele zuigerstang en instelbare buffers aan beide zijden van dezuiger, de oppervlakteverhouding van de zuigerzijden is 2 : 1 .

VOC | CB3 | 2013-09-18


VOC | CB3 | 2013-09-18

58 Open vragen

13 Pompen en motoren

13.1 LeerdoelenNa bestudering van dit leerobject: ben je bekend met verschillende in de hydrauliek gebruikte pompen en

motoren; kun je een karakteristiek van een verdringerpomp maken; kun je opbrengstregelingen omschrijven; kun je met de belangrijkste kenmerkende eigenschappen van pompen en

motoren werken; heb je inzicht in de werking van pompen en motoren; kun je de meest voorkomende basisschakelingen begrijpen; heb je enig inzicht in de fabrieksdocumentatie en kun je een juiste

pompkeuze maken.

13.2 InleidingEen hydraulische pomp is een hydrostatische component. In deze componentwordt mechanische energie omgezet in hydraulische energie. De hydraulischeenergie afkomstig uit de pomp wordt in cilinders en/of hydromotoren weeromgezet in mechanische energie.

13.3 Case

De hydraulische laadklepBij het wegtransport zijn laadkleppenbelangrijke hulpmiddelen bij het ladenen lossen. De laadklep van de afbeeldingbevindt zich tijdens het transport op deplaats van de deuren aan de achterkantvan het chassis van een vrachtauto. Debelangrijkste functies zijn het heffen enhet dalen. De aandrijving zit in eenaparte kast. Alle componenten, metuitzondering van de hydraulischecilinders met hun leidingen en slangen,zijn opgenomen in deze kast. De pompwordt aangedreven door een 24 V-gelijkstroomelektromotor. De bedieningvan de stuurschuiven gebeurt metelektromagneten. De volgendeafbeelding is het hydraulisch schema vaneen laadklep.

Een hydraulische laadklep

VOC | CB3 | 2013-09-18


Hydraulische schema van laadklep

13.4 Omzetting van energieIn de afbeelding zie je dat de pomp dezelfde energieomzettingen kent als dehydromotor. De richting van omzetting verschilt.

Blokschema

VOC | CB3 | 2013-09-18


De afbeeldingen zijn symbolen vanpomp en motor. De driehoek geeft derichting van de hydraulische energieaan. De richting is ook bepalend voorhet onderscheid tussen pomp enmotor.Pomp: hydraulische energie naarbuiten gerichtMotor: hydraulische energie naarbinnen gericht

Symbool van een pomp Symbool van eenmotor

Pompen kunnen ook als motor worden gebruikt. Dit is alleen mogelijk als er geenveerbelaste zuigkleppen en perskleppen aanwezig zijn. De pomp heeft eenzuigzijde en een perszijde. De zuigzijde is verbonden met het reservoir en deperszijde met de rest van het hydraulische systeem. De constructie van een pompof motor is voor het symbool niet van belang.De druk in een hydraulisch systeem wordt niet bepaald door de pomp,maar door de weerstand in het systeem.In de afbeelding zie je het drukverloop na de pomp.

Weerstanden in een systeem met de daarbij horende drukken

13.5 Typen pompen en motorenGeen enkele andere groep hydraulische componenten kent zoveel verschillendeconstructieve uitvoeringen als de groep pompen en motoren. Een indeling in typenkan dan ook worden gemaakt aan de hand van een aantal criteria, zoalsconstructie, werkingswijze, werkdruk en volumestroom.Kijken we naar de werkingswijze, dan zijn er twee hoofdgroepen pompen teonderscheiden, namelijk: impulspompen; verdringerpompen.

ImpulspompenImpulspompen zijn pompen waarbij de toename van hydrostatisch energie uitkinetische energie wordt verkregen. De volumestroom is afhankelijk van deuitgaande druk. Hoe hoger de druk, des te kleiner de volumestroom. De afdichtingtussen zuigzijde en perszijde is slecht.Tot deze groep worden gerekend centrifugaalpompen, turbines,koppelomvormers, enzovoort. Deze worden zelden in verband gebracht methydraulische systemen.

VOC | CB3 | 2013-09-18


In de afbeelding zie je de karakteristiekvan zo'n pomp. Hoe hoger de druk, deste kleiner de opbrengst. Het toerental isbij deze karakteristiek (grafiek) gelijk.De volumestroom wordt geregeld dooreen afsluiter of smoring in de persleiding.

Karakteristiek impulspomp

VerdringerpompenVerdringerpompen zijn pompen waarbij de toename van hydrostatisch energiewordt verkregen uit de potentile energie (drukenergie). Met een enkeleuitzondering behoren alle hydraulische pompen tot deze groep. De werking berustop het principe van vergroting en verkleining van het volume.De volumestroom q v is in de eerste plaats afhankelijk van het toerental van deaandrijvende as. Binnen een groot drukgebied is de verhouding tussen deomwentelingssnelheid en de volumestroom vrijwel constant. De inwendigeafdichting moet dan ook goed zijn bij deze pompen. In het algemeen worden hierintandwielen, schotten en zuigers (plunjers) gebruikt. We kunnen hierdoor eennadere indeling naar type maken, terwijl per type nog verschillende variantenmogelijk zijn.En van deze varianten is de mogelijkheid tot variatie in de volumestroom. Dezeberust op het principe van verandering van de inwendige afmetingen, zodat hetvloeistofvolume dat de pomp per omwenteling passeert, kan worden gewijzigd. Devolgende pomptypen zijn op deze manier te onderscheiden: handpompen; tandwielpompen (met uitwendige of inwendige vertanding); schottenpompen; plunjerpompen (radiaal en axiaal).In de afbeelding zie je de karakteristiekvan een verdringerpomp. Hierbij blijfthet toerental van de pomp gelijk.Naarmate de druk toeneemt wordt deopbrengst iets kleiner. Dit komt doorverliezen in de pomp.

Karakteristiek verdringerpomp

13.6 Typen nader uitgewerktNu gaan we verder in op het werkingsprincipe van de pompen, terwijl we ookaangeven voor welke hydraulische grootheden als druk, slagvolume, enzovoortdeze typen in de handel beschikbaar zijn.

VOC | CB3 | 2013-09-18


Het slagvolume (V) is het verdrongen (pomp) of opgenomen (motor) volume perslag of omwenteling.

HandpompenPompen die zijn ontworpen om met de hand te worden bediend, zijn handpompen.Een handpomp toegepast in een hydraulische installatie is een translatiepomp vanhet plunjertype (translatie is een rechtlijnige beweging). De handpompen wordenhoofdzakelijk toegepast als reservepomp, als bijvoorbeeld bij uitval van deelektrische aandrijving noodbediening mogelijk moet zijn.Omdat de bedienaar in het algemeen slechts een beperkte handkracht kanopbrengen (250 tot 300 N), hebben handpompen een korte slag en een kleinplunjeroppervlak. Te onderscheiden zijn enkelwerkende en dubbelwerkendehandpompen.

Enkelwerkende handpompenBij enkelwerkende handpompen vindt gedurende een deel van de cyclus dezuigwerking en gedurende het overige deel de perswerking plaats.

Enkelwerkende handpomp Symbool van een handpomp

WerkingsprincipeBij neergaande plunjer wordt de hydraulische vloeistof via de zuigklepaangezogen. Bij opgaande plunjer wordt het aangezogen volume via de persklepin het systeem gepompt. Zuigslagen en persslagen wisselen elkaar dus af,waardoor een pulserende werking ontstaat.Werkdruk en slagvolumep = =3 tot 2800 barV = 4 tot 320 cm3

Dubbelwerkende handpompenBij dubbelwerkende handpompen worden de persslagen over de hele cyclusuitgevoerd. De plunjer is hier vervangen door een zuiger met zuigerstang, waarinbovendien een persklep is aangebracht. De zuiger en zuigerstang hebben eenoppervlakteverhouding van 2:1.

VOC | CB3 | 2013-09-18


Dubbelwerkende handpomp

WerkingsprincipeBij stijgende zuiger wordt de hydraulische vloeistof, die zich rondom dezuigerstang bevindt, via de persklep naar het systeem geperst. Tegelijkertijd zuigtde pomp via de zuigklep een tweemaal zo grote hoeveelheid aan. Bij neergaandezuiger gaat de persklep in de zuiger open en gaat de zuigklep dicht. De vloeistofonder de zuiger (1) komt nu in de ruimte rondom de zuigerstang (2) en wordt voorslechts de helft in het systeem gepompt. Deze pomp pompt dus zowel bij dezuigslag als bij de persslag, waardoor de pulserende werking slechts half zo grootis als die van een enkelwerkende handpomp.Werkdruk en slagvolumep = 3 tot 2800 barV = 4 tot 320 cm3

TandwielpompenDe meest voorkomende en meest bekende hydraulische pompen zijn detandwielpompen. De verdringende werking wordt hier verkregen door twee ofmeer tandwielen die in aangrijping zijn. Onderscheid wordt gemaakt naar de plaatsvan de tanden aan het (tand)wiel.

VOC | CB3 | 2013-09-18


Tandwielpomp met uitwendige vertanding

Tandwielpomp met uitwendige vertanding

WerkingsprincipeEn van de tandwielen wordt aangedreven en het andere tandwiel wordt iningrijping meegenomen. Begrensd door de tandflanken, het huis waarin detandwielen draaien en de beide deksels, vormen zich kamers waarin de vloeistofopgesloten zit. Bij draaiende tandwielen wordt deze vloeistof langs de wand vanhet pomphuis van de zuigzijde naar de perszijde gevoerd. Komen twee tanden uitingrijping, dan ontstaat een volumevergroting en daarmee onderdruk. Hierdoorwordt vloeistof aangezogen en meegevoerd. Indien een tand vervolgens weer eentandholte vult, wordt de daarin aanwezige vloeistof verdrongen en aan de perszijdehet systeem in geperst.Werkdruk, slagvolume en toerentalp = 2 tot 315 barV = 0,008 tot 500 cm3n = 600 tot 7000 min-1

Tandwielpompen met inwendige vertandingDit zijn pompen met een tandwiel met inwendige vertanding, in ingrijping met nof meer tandwielen met uitwendige vertanding. Deze combinatie bewerkstelligteen wezenlijk langere ingrijping en daardoor een betere afdichting en een beterzuigbereik en drukbereik.

Tandwielpomp met inwendige vertanding, met symbool

VOC | CB3 | 2013-09-18


WerkingsprincipeAls bij tandwielen met uitwendige vertanding. De tandkuilen van hetbuitentandwiel staan in verbinding met zuigzijde en perszijde. Het vulstuk zorgtvoor de geleiding van het tandwiel met uitwendige vertanding en neemt zo de taakvan de binnenzijde van het huis over. De vloeistof wordt via de tandkuilenaangevoerd.Werkdruk, slagvolume en toerentalp = 27 tot 330 barV = 0,08 tot 500 cm3n = 600 tot 10 000 min-1

SchottenpompenKenmerkend voor dit type pompen zijn al dan niet bewegende plaatjes (schotten),die heen en weer schuiven in gleuven.

Schottenpomp; schotten in rotor, excentriciteit = e

WerkingsprincipeDe schotten vormen met het huis en de rotor verdringingsruimten. Door deexcentrische plaatsing van de rotor worden deze groter (zuig) of kleiner (pers).Het slagvolume is te verstellen en zelfs de stromingsrichting is om te keren doorverandering van de excentriciteit. De draairichting blijft hierbij gelijk.

VOC | CB3 | 2013-09-18


Omkering van stromingsrichting bij gelijkblijvende draairichting

Werkdruk, slagvolume en toerentalp = 6 tot 300 barV = 0,06 tot 480 cm3n = 700 tot 3000 min-1

PlunjerpompenPlunjerpompen zijn pompen waarbij een vloeistofvolume wordt verdrongen doormiddel van heen-en-weergaande plunjer. De plaatsing van deze plunjers in dit typepompen maakt een verdere onderverdeling mogelijk.

Lineaire plunjerpompenEen lineaire plunjerpomp is een pomp met meer dan n plunjer. De plunjers zijnparallel aan elkaar in n vlak gegroepeerd. Zuigslagen en persslagen wisselenelkaar af. Kleppen zijn noodzakelijk.

Lineaire plunjerpomp, met symbool

WerkingsprincipeEen roterende krukas drijft de plunjers aan, waardoor de zuigslagen en persslagenontstaan.

VOC | CB3 | 2013-09-18


Werkdruk, slagvolume en toerentalp = 160 tot 630 barV = 0,4 tot 15 000 cm3n = 50 tot 6000 min-1

Radiale plunjerpompen met roterend plunjerblokDit zijn pompen met meer dan n plunjer. Ze zijn radiaal gerangschikt en hetplunjerblok roteert.

Radiale plunjerpomp met roterend plunjerblok, met symbool

WerkingsprincipeMet behulp van de in het pomphuis verstelbare ring is de excentriciteit ten opzichtevan het plunjerblok in te stellen. Hierdoor worden naast een verstelbaarslagvolume en een traploos variabele opbrengst tevens twee stromingsrichtingenverkregen. Een steekas verzorgt via twee gescheiden kanalen de vloeistoftoevoeren vloeistofafvoer.Werkdruk, slagvolume en toerentalp = 0 tot 1200 barV = 0,2 tot 50 000 cm3n = 50 tot 4000 min-1

Radiale plunjerpompen met stilstaand plunjerblokDit zijn pompen met meer dan n plunjer. Ze zijn radiaal gerangschikt en hetplunjerblok staat stil.

VOC | CB3 | 2013-09-18


Radiale plunjerpomp met stilstaand plunjerblok, met symbool

WerkingsprincipeEen roterende as met excenter drijft de plunjers aan. Verandering van slagvolumewordt verkregen door verandering van excentriciteit. Toevoer en afvoer vanvloeistof gebeurt door kanalen in het plunjerblok.Werkdruk, slagvolume en toerentalAls bij radiale plunjerpompen met roterend plunjerblok.

Axiale plunjerpompen met stilstaande slagplaat en draaiend plunjerblok (s.s.d.p)Dit zijn pompen met meer dan n plunjer, die parallel aan de hoofdas zijngegroepeerd. De plunjers kunnen worden verplaatst door een schuinstaande plaat(slagplaat), die niet mee draait.

Axiale plunjerpomp (s.s.d.p), met symbool

WerkingsprincipeHet plunjerblok wordt aangedreven. Hierdoor zetten de plunjers, die mee draaienin het plunjerblok, zich af tegen de slagplaat onder een hoek . Tevens zijn ermogelijkheden voor omkering van de stromingsrichting.Werkdruk, slagvolume en toerentalp = 1 tot 4000 bar

VOC | CB3 | 2013-09-18


V = 0,0001 tot 66 000 cm3n = 45 tot 8000 min-1

Axiale plunjerpompen met draaiende slagplaat en draaiend plunjerblok (d.s.d.p)Dit zijn pompen met meer dan n plunjer, die parallel aan de as van hetplunjerblok zijn gegroepeerd. Het plunjerblok is schuin geplaatst ten opzichte vande as van de slagplaat. Slagplaat en plunjerblok roteren.

Axiale plunjerpomp (d.s.d.p.), met symbool

WerkingsprincipeDe plunjerstangen zijn scharnierend in de slagplaat bevestigd en drijven zo hetplunjer-blok aan. Niervormige openingen vormen de zuigsleuf en perssleuf. Dehoek bepaalt de plunjerslag en dus het slagvolume. Tevens zijn er mogelijkhedenvoor omkering van de stromingsrichting.Werkdruk, slagvolume en toerentalAls bij axiale plunjerpompen (s.s.d.p.)

Axiale plunjerpompen met draaiende slagplaat en stilstaand plunjerblok (d.s.s.p)Dit zijn pompen met meer dan n plunjer, die parallel aan de hoofdas zijngegroepeerd in een stilstaand plunjerblok. Een schuinstaande slagplaat wordtaangedreven.

Axiale plunjerpomp (d.s.s.p.), met symbool

VOC | CB3 | 2013-09-18


WerkingsprincipeDe aangedreven slagplaat verplaatst de plunjers, die door veren op deze slagplaatworden gedrukt. Toevoer en afvoer van vloeistof vindt plaats door kanalen in hetplunjerblok. De hoek van de slagplaat is niet te verstellen, zodat dit een pompmet een constante opbrengst is.Werkdruk, slagvolume en toerentalp = 100 tot 700 barV = 0,2 tot 66 000 cm3n = 75 tot 8000 min-1

13.7 BasisschakelingenAan de basis van ieder hydraulisch systeem staat de pomp. Deze pomp zorgt voorde volumestroom. De druk wordt verkregen doordat deze volumestroom in hetsysteem weerstand ondervindt. Enkele veelvoorkomende schakelingen waarbij depomp centraal staat, worden basisschakelingen voor pompen genoemd. Dit geldtook voor motoren en andere componenten.

Pompen

Met constant slagvolumeAls pompen niet nodig zijn om eenhydraulisch systeem te voorzien vanvloeistof onder druk, kun je deaandrijving uitschakelen. Het opnieuwstarten kost echter weer extra energie.Bij gereedschapswerktuigen komt hetvoor dat werkstukken moeten wordengeplaatst of weggehaald. Om nu nietsteeds de pomp te hoeven in- enuitschakelen kun je gebruikmaken vaneen schema als getekend in deafbeelding. Dit is de eenvoudigstemanier om de pomp te ontlasten. Eenhefboombediende 2/2-klep zorgt vooreen mogelijkheid om de volledigevolumestroom van de pomp drukloos telaten rondpompen naar het reservoir. Ditveroorzaakt mindertemperatuurverhoging van de vloeistofdan het gebruik van de veiligheidsklep(P = p q v). De aanduiding 2/2 betekenthier: 2 poorten en 2 standen.

Drukloos rondpompen door bediening van 2/2-stuurschuif

VOC | CB3 | 2013-09-18


Een betere methode is het gebruik vanbijvoorbeeld een eindschakelaar.Bediening van een 4/3-stuurschuif zorgtvoor het uitgaan van de zuigerstang. Alsde zuigerstang in de eindstand isaangekomen, wordt de schakelaarbediend. Deze bekrachtigt eenelektromagneet. De magneet bedient de2/2-klep (let op het symbool). De wegnaar het reservoir is vrij en zo mogelijkzonder veel weerstand. Zodra de 4/3-schuif wordt geschakeld om dezuigerstang weer in te laten gaan, komtdeze los van de schakelaar en kan de2/2-klep onder invloed van de veer weerin de gesloten stand komen.

Drukloos rondpompen door toepassing vaneindschakelaar

Met variabel slagvolumeDe afbeelding is het symbool van een pomp met een variabel slagvolume met eenlekaansluiting. Deze pompen worden steeds belangrijker als het gaat omeconomische en energiebesparende systemen.Het slagvolume wordt benvloed door het veranderen van de stand vanbijvoorbeeld de slagplaat (plunjerpompen) of de excentriciteit (schottenpompen).Dit zijn mechanisch, hydraulisch of elektrisch aangestuurde veranderingen. In deafbeelding is dit een druk-teruggekoppeld verstelmechanisme. Deze stuurdrukwordt in evenwicht gehouden door een instelbare veerkracht.Pompen met een variabel slagvolume worden ook wel 'drukgecompenseerde'pompen genoemd. Deze leveren de maximale volumestroom tot de ingesteldeveerdruk wordt bereikt. Dan begint de verstelling van bijvoorbeeld de slagplaat,zodanig dat de volumestroom kleiner wordt (zie volgende afbeelding).

Symbool van een drukgeregelde pomp

Pompkarakteristiek van een drukgeregelde pomp

VOC | CB3 | 2013-09-18


De vraag van de gebruikers (motoren of cilinders) naar minder volumestroomwordt gehonoreerd. Als bijvoorbeeld bij het klemmen van een werkstuk geenvolumestroom nodig is maar wel druk, dan zal de stuurdruk de slagplaat zodanigverstellen dat de pomp bijna geen volumestroom meer levert. Wat er nu nog wordtgeleverd, is blijkbaar nodig voor de inwendige lekkage van het systeem en van depomp zelf.De afbeelding is een principeschets van een dergelijke pomp. Desysteemweerstand kan worden gesimuleerd door de variabele smoring. Hoe meerde smoring wordt dichtgedraaid, des te kleiner zal de volumestroom zijn. Als desmoring volledig is geopend, zal de pomp zich gedragen als een pomp met constantslagvolume. Dit komt doordat de veerdruk zoals ingesteld aan de pomp nog nietzal zijn bereikt.

Drukgeregelde pomp in circuit Drukgeregelde pomp in schema

MotorenAandrijving met pompen met constant slagvolumeOm een motor met n stromingsrichting, vast slagvolume en n draairichtingaan te drijven, is een elektromagnetisch bediende 2/2-stuurschuif voldoende. Bijbediening van deze schuif wordt de hydromotor aangedreven. In de niet-bediendestand stroomt de volumestroom terug naar het reservoir. De terugslagklep in deretourleiding zorgt voor een retourdruk van 5 bar, om de lagers van de motor tevoorzien van voldoende vloeistof voor de smering.

VOC | CB3 | 2013-09-18


Aandrijving van een motor met ndraairichting door een pomp met vastslagvolume

Aandrijving van een motor met ndraairichting door een pomp met vastslagvolume

Om een motor met twee stromingsrichtingen, vast slagvolume en tweedraairichtingen aan te drijven kan gebruik worden gemaakt van een 4/3-stuurschuif zoals in afbeelding a. De veren zorgen voor een 'automatische'terugkeer in de middenstand. Deze middenstand is afgesloten. Na het schakelenvan de 4/3-schuif in deze middenstand moet de motor dan ook echt tot stilstandkomen en niet door massatraagheidskrachten worden gedwongen om door tedraaien. Als je de stuurschuif (afbeelding b) gebruikt, ontstaat er in demiddenstand een verbinding van ingang en uitgang van de hydromotor.

(a) Aandrijving van een motor met tweedraairichtingen door een pomp met vastslagvolume

(b) Stuurschuif met open middenstand

VOC | CB3 | 2013-09-18


In de meeste gevallen is het noodzakelijk om de bewegende massa en dehydromotor snel af te remmen. De motor wordt in dat geval aangedreven door demassa en gaat als pomp werken. De stuurschuif van bovenstaande afbeelding azal met de gesloten middenstand voor een extreem hoge druk zorgen. In dit gevalraakt de zwakste schakel in het systeem defect.In de afbeelding wordt het systeem beschermd tegen drukpieken als gevolg vande bewegende massa. Omdat de motor en dus de last twee draairichtingenhebben, moeten er hier ook twee drukregelkleppen worden geplaatst. Dezeworden afgesteld op een bepaalde druk. Dit is dan tevens de druk die is nodig alsretourdruk om de motor af te remmen. Daarom worden de drukregelkleppen ookwel remkleppen genoemd.Een andere mogelijkheid wordt getoond in het schema van de volgende afbeelding.Hier is n drukregelklep vervangen door vier terugslagkleppen. Deterugslagkleppen zijn in een zogenaamde Graetz-schakeling opgenomen, zodat demotor in beide richtingen door n drukregelklep wordt afgeremd.

Schakeling met remkleppen Graetz-schakeling

De aandrijvingen getekend in dit hoofdstuk vallen onder de categorie: opensysteem

13.8 Drukverliezen in een hydraulisch systeemIn de inleiding heb je gezien dat de druk niet wordt bepaald door de pomp, maardoor het systeem. De pomp levert slechts een volumestroom. Deze volumestroomondervindt op weg van het reservoir naar de (lineaire) motor een bepaaldeweerstand. De grootste weerstand wordt veroorzaakt door de last. Om weerstandte overwinnen is druk nodig. Daarom is de druk bij de pomp hoger dan bij demotor. Als je een hydraulisch systeem ontwerpt, moet je voor zo weinig mogelijkweerstanden zorgen. Anders houd je voor zo weinig mogelijk weerstanden zorgen.Anders houd je voor de last te weinig druk over.

VOC | CB3 | 2013-09-18


De afbeelding is een grafische voorstelling van de optredende drukverliezen in eeneenvoudige hydraulisch systeem.

Drukverliezen in een hydraulisch systeem

13.9 SamenvattingIn dit blok heb je kennis gemaakt met de belangrijkste energieomzettendecomponenten: pompen en motoren.De hydraulische cilinders worden ook gerekend tot de (lineaire) motoren. Pompenen motoren zijn behandeld onder n noemer, namelijk pompen, want er zijnnauwelijks constructieve verschillen.De pompen in hydraulische systemen zijn van het 'verdringer'-type. De onderdelenin deze pompen maken een verdere onderverdeling mogelijk. De meestvoorkomende pomptypen zijn: handpompen; tandwielpompen; schottenpompen; plunjerpompen.

VOC | CB3 | 2013-09-18


Bij pompen en motoren horen bepaalde kenmerkende eigenschappen, diebelangrijk zijn voor een beter begrip en voor het maken van bepaaldeberekeningen.In de afbeelding zie je een schematische indeling van hydrostatische pompen.

Schematische indeling van hydrostatische pompen

VOC | CB3 | 2013-09-18


VOC | CB3 | 2013-09-18


14 Vragen

1.

a. Hoe noem je de componenten 1 t/m 12?b. Wat is de functie van de schuiven 10?c. Als de heftijd 15 seconden moet zijn en de beide hefcilinders een

middellijn hebben van 10 cm, wat moet de pomp dan aan qv kunnenleveren als de slag van deze cilinders 15 cm is voor het volledig heffenvan het plateau?

d. De beide sluitcilinders hebben een middellijn van 8 cm. Binnen 10seconden moet de klep dicht zijn. De cilinders maken hierbij een slagvan 15 cm. Hoeveel qv, moet de pomp nu leveren?

e. Wat moet je dan in ieder geval als eis aan een pomp stellen?2.

VOC | CB3 | 2013-09-18


a bWat is het verschil tussen de aandrijvingen volgens bovenstaandeafbeeldingen voor:a. het tot stilstand komen van de hydromotor;b. het doordraaien van de motor als gevolg van de met de motoras

verbonden doordraaiende massa?3.

a. Wat zou er gebeuren als er wel een flinke massa aan de motor isverbonden die tegelijk met de motor moet stoppen?

b. Wat zou je doen als het niet erg is als de massa en dus de motor nogeven doordraait?

4.

VOC | CB3 | 2013-09-18

80 Vragen

Ga na welke route de retourstroom aflegt bij het rechtsom- enlinksomdraaien van de motor in de afbeelding.

5. Geef een verklaring waarom de zogenaamde remkleppen de vloeistof nietrechtstreeks terugvoeren naar het reservoir.

6. Wanneer kunnen pompen niet als motor worden gebruikt?7. Noem minimaal drie typen hydraulische pompen.8. Wat wordt verstaan onder het slagvolume van een pomp?9.

De afbeelding is een principeschets van een pomp met variabel slagvolume.a. Welk type pomp is hier getekend?b. Als de rotor in de aangegeven richting draait, benoem dan de sleuven

a en b.c. In welke stand staat de zuiger c?d. Wat gebeurt er als c verder naar links wordt verplaatst?

VOC | CB3 | 2013-09-18


VOC | CB3 | 2013-09-18

82 Vragen

15 Meerkeuze vragen

1. Pompen kunnen ook als motor worden gebruikt. Dit is alleen mogelijk als:

A. het om kleine volumestromen gaat.B. de hydromotor geen veerbelaste kleppen heeft.C. de pomp geen veerbelaste zuigen perskleppen heeft.D. het een schottenpomp is.

2. De druk in een hydraulisch systeem wordt bepaald door:

A. de weerstand van het systeem.B. de pomp.C. de drukvallen en snelheid van de vloeistofstroom.D. de weerstand in het systeem en de uitwendige belasting.

3. Wat versta je onder verdringerpompen?

A. Pompen waarbij de toename van hydrostatische energie wordtverkregen uit kinetische energie.

B. Pompen waarbij de toename van hydrostatische energie wordtverkregen uit potentile energie. Hierbij wordt overdruk verkregendoor volumeverkleining en onderdruk door volumevergroting.

C. Pompen die vloeistoffen wegdrukken door impulsen.D. Pompen waarvan de vloeistofstroom afhankelijk is van de uitgaande

druk.4. Wat versta je onder het effectief slagvolume?

A. het werkelijk verdrongen volume.B. het geometrisch slagvolume.C. het slagvolume dat wordt berekend aan de hand van twee metingen

van volumestroom bij een minimale druk en verschillende snelheden.D. het geometrisch slagvolume.

5. Wat versta je onder een pomp met variabel slagvolume?

A. een pomp, waarvan het theoretisch slagvolume verstelbaar is.B. een pomp, waarvan het effectief slagvolume verstelbaar is.C. dit is een pomp met een variabel toerental. Toerental hoger,

volumestroom groter.D. een pomp met een constant toerental van de aandrijving, waarbij de

volumestroom traploos kan variren.6. Een pomp met een constant toerental van de aandrijving, waarbij de

systeemdruk stijgt, leidt in een installatie tot:

A. constant afgegeven vermogen van de pomp omdat bij hogere druk devolumestroom afneemt (P = qv x p )

B. een dalend volumetrisch rendement.C. minder lekverlies.D. een kleiner slagvolume.

VOC | CB3 | 2013-09-18


7. Een pomp in een laadklep installatie gaat iets slijten.Welk gevolg heeft dit?

A. de laadklep gaat niet meer omhoog.B. de druk daalt bij de pomp.C. de druk stijgt bij de pomp.D. de volumestroom blijft gelijk.

8. De systeemweerstand veroorzaakt een drukverlies p, die wordt berekendmet de formule:

A. p = k x qv 2B. P = k x v2C. p = qv x kD. P = qv x p

9. Wat geeft het hydromechanisch rendement aan?

A. De totale verliezen in een pomp.B. Het mechanisch verlies dat ontstaat door wrijving van de bewegende

delen zoals: pompas en lagers, plunjer en cilinder, etc.C. Het product van hydraulisch en mechanisch rendement.D. Alleen het verlies als gevolg van stroming door de component.

10. Een elektromotor drijft een pomp aan. Het afgegeven vermogen van deelektromotor is 30 kW bij een toerental van 800 omw./min. Het drukverschiltussen zuigen perszijde is 150 bar. De pomp levert een effectievevolumestroom van 80 l/min. Het hydromechanisch rendement is 90 %.Bereken het volumetrisch rendement.

A. 74 %B. 67 %C. 40 %D. 80 %

11. Zie figuur T.1.

VOC | CB3 | 2013-09-18

84 Meerkeuze vragen

Fig. T.1

Wat is de functie van de elektrisch 2/2 bediende klep?A. Om de overstroomklep te ontlasten.B. Om de pomp uit te schakelen als er geen arbeid wordt verricht.C. Om de pomp te ontlasten en minder temperatuursverhoging van de

vloeistof te geven.D. Om de cilinder op elk moment tijdens de in- en uitgaande slag te laten

stoppen.12. Pompen met variabel slagvolume worden steeds meer toegepast als het gaat

om...

A. lekverliezen te verminderen van een pomp.B. een constante snelheid te krijgen bij een wisselende belasting.C. overbelasten van aandrijfmotoren te voorkomen.D. energiebesparende systemen.

13. Bij pompen met variabel slagvolume wordt de maximale volumestroomminder ...

A. door verstelling van de slagplaat.B. bij het bereiken van een druk, die gelijk is aan de ingestelde veerdruk.C. door het bereiken van het maximale lekverlies.D. door het bereiken van het maximale vermogen.

VOC | CB3 | 2013-09-18


Fig. T.2

VOC | CB3 | 2013-09-18

86 Meerkeuze vragen

Fig. T.3

1. Vergelijk figuur T.2 met figuur T.3 wat betreft het doordraaien van de motortengevolge van de massatraagheid.Dit kan men het beste voorkomen door:A. ervoor te zorgen dat er geen verbinding is van de motoruitgang met de

motoringang.B. een terugslagklep te plaatsen.C. zowel a en b.D. tijdens het stoppen van de motor ook de pomp uit te schakelen.

2. Stel dat je een hydraulisch schema hebt ontworpen en je gaat over tot deaanschaf van de verschillende componenten. Met welke belangrijkegegevens ga je dan naar de pompenfabrikant?A. Te leveren volumestroom, rendement en vermogen.B. Toerental, slagvolume, rendement, maximaal toelaatbare druk en

draairichting.C. Levensduur, te leveren arbeid, wel of niet gevoelig voor cavitatie,

hydraulische vloeistof en inbouwmaten.D. Het vermogen en de inbouwmaten.

VOC | CB3 | 2013-09-18


VOC | CB3 | 2013-09-18

88 Meerkeuze vragen

16 Open vragen

1. Teken het symbool van een hydromotor.2. In welke twee hoofdgroepen kunnen we pompen naar werkwijze indelen?3. Geef de lettersymbolen van:

theoretisch slagvolume; effectief slagvolume; geometrisch slagvolume; theoretisch draaimoment.

4. Teken het symbool van een pomp met variabel slagvolume en tweestromingsrichtingen.

1. Gegeven: Een pomp met een theoretische volumestroom van 25 l/min.en een toerental van 1000 omw./min.Het lekverlies is 1,2 l/min.

Gevraagd:a. Het effectief slagvolume in cm3.b. Het volumetrisch rendement.

5. Het totaal rendement van een pomp is 78 % en het hydromechanischrendement 90 %.Bereken het volumetrisch rendement.

6. Gegeven: zie figuur T.4.

A B

VOC | CB3 | 2013-09-18


C DFig. T.4

a. Gevraagd:Geef de juiste benaming van de pompen uit figuur T.4.b. Beschrijf de werking van elke pomp.c. Teken van elke pomp het symbool.

7. Beschrijf duidelijk (aan de hand van een tekening) de verstelling van de slagvan een pomp met variabel slagvolume.

8. Een pomp wordt aangedreven door een elektromotor. De pomp drijft eenmotor aan. De motor is verbonden met een zware last.Aan deze installatie worden de volgende eisen gesteld:

de last moet met een hoge snelheid worden verplaatst; bij het stoppen van de beweging moet de last een grote vertraging

hebben; bij het stoppen mogen er in het systeem geen te grote drukpieken

ontstaan; de pomp heeft n stromingsrichting; de motor heeft twee draairichtingen.Teken hiervan het schema met daarin de volgende componenten: elektromotor; pomp; veiligheidsklep; 4/3-stuurschuif; 2 remkleppen (drukregelkleppen); motor.

9. Wat versta je onder een gesloten systeem?10. Geef een beschrijving van de symbolen uit figuur T.5.

VOC | CB3 | 2013-09-18

90 Open vragen

1 2Fig. T.5

VOC | CB3 | 2013-09-18


VOC | CB3 | 2013-09-18

92 Open vragen

17 Hydraulische vloeistof

17.1 LeerdoelenNa bestudering: kun je functies van hydraulische vloeistoffen in een hydraulisch systeem

opnoemen; kun je eigenschappen van hydraulische vloeistoffen geven; kun je eisen die aan hydraulische

Hydra Ulie k

Documents

Transcript of Hydra Ulie k